The Role of Soil Microorganisms in Plant Mineral Nutrition—Current Knowledge and Future Directions

Resumo

No seu ambiente natural, as plantas fazem parte de um rico ecossistema que inclui numerosos e diversos microrganismos no solo. Há muito tempo se conhece que alguns desses micróbios, como fungos micorrízicos ou bactérias simbióticas fixadoras de nitrogênio, desempenham papéis importantes no desenvolvimento das plantas, melhorando sua nutrição mineral. No entanto, a gama completa de micróbios associados às plantas e seu potencial para substituir insumos agrícolas sintéticos só recentemente começou a ser estudada. Nos últimos anos, houve um grande progresso no conhecimento sobre a composição dos microbiomas rizosféricos e suas dinâmicas. Há evidências claras de que as plantas moldam as estruturas dos microbiomas, provavelmente por exsudatos radiculares, e também que as bactérias desenvolveram várias adaptações para prosperar no nicho rizosférico. No entanto, os mecanismos dessas interações e os processos que impulsionam as alterações nos microbiomas são, em grande parte, desconhecidos. Nesta revisão, focamos na interação de plantas e bactérias associadas às raízes que melhoram a nutrição mineral das plantas, resumindo o conhecimento atual em vários campos de pesquisa que podem convergir para melhorar nossa compreensão dos mecanismos moleculares que sustentam esse fenômeno.

Abstract

In their natural environment, plants are part of a rich ecosystem including numerous and diverse microorganisms in the soil. It has been long recognized that some of these microbes, such as mycorrhizal fungi or nitrogen fixing symbiotic bacteria, play important roles in plant performance by improving mineral nutrition. However, the full range of microbes associated with plants and their potential to replace synthetic agricultural inputs has only recently started to be uncovered. In the last few years, a great progress has been made in the knowledge on composition of rhizospheric microbiomes and their dynamics. There is clear evidence that plants shape microbiome structures, most probably by root exudates, and also that bacteria have developed various adaptations to thrive in the rhizospheric niche. The mechanisms of these interactions and the processes driving the alterations in microbiomes are, however, largely unknown. In this review, we focus on the interaction of plants and root associated bacteria enhancing plant mineral nutrition, summarizing the current knowledge in several research fields that can converge to improve our understanding of the molecular mechanisms underpinning this phenomenon.